前言

據(jù)產(chǎn)業(yè)消息來(lái)源的估計(jì)，目前大約有百分之七十的電子工程師所從事的設(shè)計(jì)都大量混合了模擬和數(shù)字信號(hào)的成份，因此，設(shè)計(jì)人員愈來(lái)愈需要具備能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)內(nèi)的模擬和數(shù)字器件或芯片間的信號(hào)時(shí)間相互關(guān)聯(lián)的能力。此外，高速的數(shù)字信號(hào)更加需要深入測(cè)量其信號(hào)質(zhì)量，因?yàn)檫@攸關(guān)信號(hào)完整性的容限大�。╯ignal integrity margin）。針對(duì)特定的測(cè)量選擇合適的測(cè)試設(shè)備時(shí)，有效性、效率、以及價(jià)格/性能比是最主要的考慮因素。Johnnie Hancock在一篇標(biāo)題為「運(yùn)用MSO混合信號(hào)示波器偵測(cè)及找出嵌入式混合信號(hào)設(shè)計(jì)的問(wèn)題」的應(yīng)用文章中，探討了選擇測(cè)試設(shè)備時(shí)，需要考慮的主要因素，包括：通道數(shù)、帶寬、采樣率、以及MSO混合信號(hào)示波器（如安捷倫科技的MSO6000系列示波器）具備的各種類型的混合信號(hào)觸發(fā)能力。本文將介紹一個(gè)更先進(jìn)的產(chǎn)品所提供的獨(dú)特價(jià)值，那就是新近推出的MSO8000系列混合信號(hào)示波器。我們將為讀者說(shuō)明MSO8000支持的一些獨(dú)特功能，這些功能可以協(xié)助使用者找出各種信號(hào)問(wèn)題，這是其它測(cè)量解決方案，例如傳統(tǒng)「數(shù)字示波器加上邏輯分析儀的組合」，所無(wú)法取代的。

找出死鎖問(wèn)題的根本原因

安捷倫科技的工程團(tuán)隊(duì)最近在設(shè)計(jì)一塊新的數(shù)據(jù)采集電路板（acquisition board）時(shí)，遭遇到一個(gè)難纏的問(wèn)題，這塊板子一般時(shí)候都可以正常運(yùn)作，但偶而卻會(huì)死機(jī)。團(tuán)隊(duì)人員利用Windows debugger確定了造成死鎖（lock-up）的原因是：有一個(gè) “配置寫入”周期有時(shí)候無(wú)法收到確認(rèn)信號(hào)。他們修改固化軟件，重復(fù)“配置寫入”，將死鎖情形的出現(xiàn)頻率由每隔幾小時(shí)提高到每隔幾分鐘出現(xiàn)一次。圖1a顯示了利用MSO8104A示波器的狀態(tài)觸發(fā)能力，在總線信號(hào)處理權(quán)交還給CPU后，第一次開始尋址那一時(shí)刻的結(jié)果。由圖中可以看出與時(shí)鐘信號(hào)有關(guān)的一個(gè)異常的電壓跌落，這是因相鄰地址線的電容耦合所造成的。在圖1b中可以看出,在較長(zhǎng)的時(shí)基范圍下檢視這些信號(hào)，當(dāng)電路進(jìn)入死鎖的狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)中一些周期性出現(xiàn)的信號(hào)會(huì)停止改變狀態(tài), ,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用示波器的“逾時(shí)”（time-out）觸發(fā)能力，成功隔離出死鎖的狀況，并依據(jù)邏輯信道在死鎖的狀態(tài)，找出了時(shí)序的問(wèn)題。

圖1a

圖1b
 
重要事件的出現(xiàn)頻率

在圖1a所示的例子中，出現(xiàn)系統(tǒng)死鎖情形的概率/頻率非常低 － 大約每2到8小時(shí)才出現(xiàn)一次。此處需要設(shè)想的問(wèn)題是：如果工程師無(wú)法利用debugger將問(wèn)題復(fù)制出來(lái)怎么辦？我們要如何確定該問(wèn)題與“配置寫入”周期之外的其它總線周期無(wú)關(guān)呢？所幸，安捷倫科技的MSO8000系列示波器提供了一個(gè)稱為“分段式存儲(chǔ)”（segmented memory）的先進(jìn)功能，可透過(guò)優(yōu)化調(diào)整示波器存儲(chǔ)器的設(shè)置和重新預(yù)準(zhǔn)備（re-arm）時(shí)間，讓該特定總線周期只要一出現(xiàn)，示波器就把它捕獲下來(lái)，可以連續(xù)捕獲數(shù)千個(gè)該特定動(dòng)作對(duì)應(yīng)的總線周期信號(hào)，圖2a顯示的就是一個(gè)例子。

圖2a

圖2b

MSO混合信號(hào)示波器的模擬信道和數(shù)字信道的采集存儲(chǔ)器可被分為許多段，當(dāng)示波器的觸發(fā)條件第一次出現(xiàn)的時(shí)候，波形數(shù)據(jù)會(huì)被填入第一段的存儲(chǔ)器，當(dāng)觸發(fā)條件第二次出現(xiàn)時(shí)，則會(huì)填入第二段的存儲(chǔ)器，依此類推。在圖2b顯示的例子中，利用示波器的分段式存儲(chǔ)器采集模式，依序采集到出現(xiàn)了1000次的重要事件。事實(shí)上，利用MSO8000的采集存儲(chǔ)器(示波器通道選件深達(dá)128 M，邏輯信道是標(biāo)配每信道32M)，最多可以采集32,000段的波形。在采集到指定的區(qū)段數(shù)之后，可以使用熒屏右下方的瀏覽控制鍵，輕易地逐一回放每個(gè)區(qū)段，以便清楚地查看信號(hào)異常是否只與示波器的邏輯信道所采集到的一個(gè)重要時(shí)序事件有關(guān)，或是DUT還有其它關(guān)鍵的總線動(dòng)作也會(huì)造成信號(hào)異常的現(xiàn)象？分段式存儲(chǔ)器采集模式同時(shí)支持示波器信道和邏輯信道，對(duì)內(nèi)嵌式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的除錯(cuò)有很大的幫助，因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)大多是以狀態(tài)機(jī)（state machine）為主，您可以透過(guò)邏輯信道來(lái)設(shè)定觸發(fā)條件，觀察每一個(gè)狀態(tài)的信號(hào)行為。

瀏覽控制功能不僅在使用分段式存儲(chǔ)器采集模式時(shí)可以使用，而且在串行總線譯碼模式下也可以使用。圖3所示為I2C總線的信號(hào)，與譯碼窗口內(nèi)的信號(hào)是時(shí)間相互